Tempus Fugit

Planck började forska i svartkroppsstrålningen 1894. I oktober 1900 kom han fram till sin första version av Plancks svartskroppsstrålningslag. I november 1900 så omarbetade han sin teori och trots sitt motstånd mot statistisk mekanik så bestämde han sej för att använda Boltzmanns statistiska tolkning av termodynamikens andra lag, och trots att han var misstänksam mot följderna, men han såg ingen annan möjlighet.

14e december 1900 presenterade han sin nya tolkning och det centrala antagandet var att elektromagnetisk energi bara kunde utstrålas i kvantifierad form. Detta antagande var oförenligt med fysiken dittills och anses vara födelsen av kvantfysiken. Den konservative Planck hade startat 1900-talets stora revolution inom det alltmer stangerade ämnet fysik. Själv ville han först bara se det som ett teoretiskt arrangemang.

Tidigare nämnde Boltzmann hade 1877 diskuterat den rent teoretiska möjligheten av att fysiska system skulle kunna ha diskreta energitillstånd. Plancks arbete vidareutvecklades av Einstein i hans arbete om den fotoelektriska effekten 1905. Han uppfann begreppet "foton" för en ljuspartikel. Thomas Kuhn har föreslagit att det snarare var Einstein än Planck som skapade kvantfysiken eftersom Einstein i högre grad förståd vad han bidrog till, än vad Planck gjorde.  Einstein var den förste som sa att Plancks kvanta skulle reformera hela fysiken. Det hade dock varit krångligare att tala om Boltzmann-Einstein-konstanten än om Planck-konstanten. (och Boltzmann har ju redan en konstant.)

Planck förstod dock kvickt betydelsen av Einsteins relativitetsteori, också 1905, och hjälpte till att göra den populär. Plack hjälpte till att göra Einstein till professor 1914 och snart därefter så träffades de och blev vänner privat.

Niels Bohr kombinerade kvantprinciperna med den bästa tillgängliga atommodellen, Rutherfords från 1911, och fick Bohr-modellen av atomen som publicerades 1913.

Bohr grundade 1921 institutet för teoretisk fysik, med bidrag från Danska staten och Carlsbergfonden. Bohr fick en central roll i det internationella sammanhanget av fysiker. Bohr och Einstein blev de två motpolerna inom forskningen där Einstein stod för det realistiska lägret och Bohr för det instrumentalistiska.

Fram till 1924 fokuserades forskningen kring något som idag kallas den gamla kvantteorin, som byggde på Bohr-modellen. !924 publicerade De Broglie något som förändrade detta. Han blev sedemera fransk hertig och hade först tänkt bli humanist.

"The fundamental idea of [my 1924 thesis] was the following: The fact that, following Einstein's introduction of photons in light waves, one knew that light contains particles which are concentrations of energy incorporated into the wave, suggests that all particles, like the electron, must be transported by a wave into which it is incorporated... My essential idea was to extend to all particles the coexistence of waves and particles discovered by Einstein in 1905 in the case of light and photons."

"When I conceived the first basic ideas of wave mechanics in 1923-24, I was guided by the aim to perform a real physical synthesis, valid for all particles, of the coexistence of the wave and of the corpuscular aspects that Einstein had introduced for photons in his theory of light quanta in 1905."

Med detta blev de Broglie den egentliga skaparen av vågmekaniken inom kvantfysiken. Själv hade han en realistisk tolkning av sin hypotes, där materievågorna var något lokalt, reellt, i någon mening materiellt, som följde med alla partiklar. Hans matematik kunde dock tolkas på andra sätt. de Broglie hade flera djupgående hypoteser under sin karriär men dem tar vi inte just nu.

Opponenterna hade för säkerhets skull rådfrågat Einstein som var den som egentligen godkände hypotesen. Snart utvidgade han de Broglies ursprungliga vågekvation till en mer klassisk materievåg.

1925 skapade Heisenberg matrix-mekaniken som en annan formulering av vågmekaniken. Matrix-mekaniken räknas som den första självständiga och sammanhängande teorin inom kvantmekanik och Heisenberg fick Nobelpriset "… for the creation of quantum mechanics …".

Man kan säga att Heisenbergs matrix-mekanik var en mycket mer abstakt tolkning av kvantmekaniken än de Broglies. Verkligheten är ju inte i sej en matematisk matris. Matrix-mekaniken var en instrumentalistisk skapelse.

Längre hann jag inte just nu. Jag har bl.a kämpat med ett magvirus. Fortsättning följer.

andra bloggar om

fysik, kvantfysik, kvantmekanik, vetenskapshistoria,